KR102305205B1 - 안테나 장치, 안테나 시스템, 및 계측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제하고, 또한 차단 성능을 향상시키며, 양호한 이득도 얻는 것을 목적으로 한다. 안테나 장치(1)는 육면체로 되어, 제1 면과 제2 면의 사이를 관통하여 형성된 내부 공간(8)과, 제1 면 및 제2 면과 직교하는 제3 면과 내부 공간의 사이에 연통 형성된 동축 커넥터 삽입 통과용의 커넥터 장착구멍(22)을 구비한 동축 도파관 변환부(6)와, 내부 공간의 제2 면측의 개구를 폐색하는 폐색 부재(30)를 구비한 도파관 본체(5)와, 커넥터 장착구멍에 내부 공간으로부터 외측을 향하여 장착되고, 내단부는 내부 공간 내로 돌출되지 않는 커넥터 본체(51)와, 커넥터 본체의 중심부를 축 방향으로 관통하여, 선단부를 커넥터 본체의 내단부로부터 내부 공간 내로 소정 길이 돌출시킨 중심 도체(60)와, 중심 도체의 선단부(60a)로부터 구성되어, 선단부의 돌출 길이를 특정 주파수대에 적합하게 하는 복사기(54b)를 구비한 커넥터(50)를 구비한다.

Description

안테나 장치, 안테나 시스템, 및 계측 시스템

본 발명은 디지털 변조 기기의 측정에 적합한 안테나 장치, 안테나 시스템, 및 계측 시스템에 관한 것이다.

근래, 휴대 전화기나 스마트폰 등의 이동체 단말로서, 디지털 변조 기기가 보급되고 있고, 이들 피측정물에 대해서 접근 또는 밀착시켜, 전파의 송신 또는 수신을 행하여, 피측정물의 고주파에 대한 제(諸)특성을 측정하기 위해서 커플러 안테나가 이용되고 있다.

이와 같은 용도의 커플러 안테나에 있어서는, 측정 대상이 되는 주파수대에 대응하기 위해서, 평판 모양의 유전체 기판의 일면에 엘리먼트의 패턴을 복수 형성한 패치 안테나를 채용하고 있었다.

예를 들면, 이와 같은 종래의 패치 안테나의 전면에 혼(horn)을 장작한 혼 안테나가 알려져 있다. 이와 같은 혼 안테나에 대해서, 3종류의 측정을 행한 결과를 도 27의 (a)~(c)에 나타낸다.

도 27의 (a)는 혼 안테나를 자유 공간에 배치했을 때의 반사 감쇠량 특성(return loss)을 나타내는 그래프 도면이다.

도 27의 (b)는 1쌍의 혼 안테나끼리를 대향시켜, 결합 거리 0mm로 결합한 경우에 측정된, 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)을 나타내는 그래프 도면이다.

커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)을 측정한 경우, 목적으로 하는 주파수대(23GHz~29GHz)에 있어서, 급준한 파형의 흔들림으로서, 예를 들면 -30db 이상의 레벨 변동이 불규칙하게 발생하고 있다.

도 27의 (c)는 혼 안테나의 전면을 금속판으로 덮은 경우에 측정된, 전반사에서의 반사 감쇠량 특성(return loss)을 나타내는 그래프 도면이다.

반사 감쇠량 특성을 측정한 경우, 전반사에 의해 대역 내에 있어서, 급준한 파형의 흔들림이 불규칙하게 발생하고 있다.

이와 같은 패치 안테나에 대해서는 특허문헌 1이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는, 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나는, 유전성을 가지는 기판과, 기판의 주면에 배치되는 원편파의 안테나 소자와, 기판의 이면에 형성되는 그라운드층과, 안테나 소자를 둘러싸서, 기판의 주면에 배치되는 스트립 도체와, 기판의 주면에 있어서 스트립 도체가 형성되는 영역으로부터, 기판의 이면으로 관통되고 소정의 간격으로 늘어서는 복수의 관통공이 형성되어 있고, 그라운드층과 스트립 도체를 각 관통공을 통해서 전기적으로 접속시키는 복수의 접속 도체를 포함한다. 스트립 도체의 내부 가장자리는, 각 관통공의 내벽보다도 안테나 소자측으로 돌출한다고 하는 구성이 개시되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 송신 안테나 및 수신 안테나의 기판 주면 상에 표면파가 발생하는 것을 억압할 수 있어, 각 안테나의 방사 특성을 원하는 안정된 형상으로 하는 것이 개시되어 있다.

일본 특개 2006-258762 공보

종래의 패치 안테나에 있어서는, 목적 주파수에 맞춘 특정 패턴을 가지는 엘리먼트를 복수 개만큼 기판 상에 배치한다고 하는 구조를 가지고 있다.

이 때문에, 각 엘리먼트의 특성 편차나, 각 엘리먼트끼리의 상호 간섭이 발생하여, 도 28의 (b)에 나타내는 바와 같은 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 불규칙한 흔들림이나, 도 28의 (c)에 나타내는 바와 같은 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 불규칙한 흔들림이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특정 패턴을 가지는 엘리먼트가 기판 상에 배치되어 있기 때문에, 기판의 이면이나, 주위로부터 날아오는 전파를 배제하는 것이 어렵고, 소요 차단 성능이 저하된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로서는, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값도 얻을 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 도전재료로 이루어진 육면체로 되어, 대향하는 제1 면과 제2 면의 사이를 관통하여 형성된 내부 공간과, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 직교하는 제3 면과 상기 내부 공간의 사이에 연통 형성된 동축 커넥터 삽입 통과(揷通)용의 커넥터 장착구멍을 구비한 동축 도파관 변환부와, 상기 내부 공간의 상기 제2 면측의 개구를 폐색(閉塞)하는 도전성의 폐색 부재를 구비한 도파관 본체와, 상기 커넥터 장착구멍에 상기 내부 공간으로부터 외측을 향하여 장착되고, 내단부는 상기 내부 공간 내로 돌출되지 않는 도전성의 커넥터 본체와, 해당 커넥터 본체의 중심부를 축 방향으로 관통하여 배치되고, 선단부를 상기 커넥터 본체의 내단부로부터 상기 내부 공간 내로 소정 길이 돌출시킨 중심 도체와, 상기 내부 공간 내로 돌출한 상기 중심 도체의 선단부로부터 구성되어, 해당 선단부의 돌출 길이를 특정 주파수대에 적합하게 함으로써 상기 내부 공간 내에 상기 중심 도체로부터의 전파를 복사(輻射)하는 복사기를 구비한 커넥터를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값도 얻을 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구조를 나타내는 정면도, (b)는 (a)의 A-A단면도, (c)는 우측면도, (d)는 상면도, (e)는 저면도, (f)는 배면도, (g)는 (a)의 B-B단면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 커넥터의 저면도, 단면도, 상면도이다.
도 5의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 원편파형 편파부의 정면도, 상면도, 및 배면도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 편향판의 정면도, 및 측면도이다.
도 7의 (a), (b) 및 (c)는 도 5의 (a)의 C-C, D-D, 및 E―E의 단면도이고, (d) 및 (e)는 도 7의 (b)의 F-F, G-G단면도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 원편파형 편파부의 정면측 외관 사시도, 및 배면측 외관 사시도이다.
도 9의 (a)는 본 발명의 다른 실시 형태(16mm 혼)에 따른 안테나 장치의 원편파형 혼부(200B)를 나타내는 외관 사시도이고, (b)는 정면도, (c)는 측면도, (d)는 배면도이며, (e), (f) 및 (g)는, 본 발명의 다른 실시 형태(15mm 혼)에 따른 안테나 장치의 원편파형 혼부(200B)의 정면도, 측면도, 및 배면도이다.
도 10의 (a)~(d)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 변형예의 구성을 나타내는 도표를 나타내는 도면이다.
도 12의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치를 이용한 안테나 시스템, 및 계측 시스템을 나타내는 블록도, (b)는 해당 계측 시스템의 교정에 이용하는 캘리브레이션 키트를 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12에 나타내는 측정 시스템의 캘리브레이션 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 14는 도 12에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행하는 반사 감쇠량 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 15의 (a), (b)는 직선편파 커플러의 조립 직후의 대표 특성, 조정 후의 대표 특성을 나타내는 그래프 도면이다.
도 16은 도 12에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 결합 손실 특성의 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 17의 (a)~(d)는 계측 시스템에 있어서 행해진 반사 감쇠량 특성, 결합 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치를 이용한 EVM 측정에 관한 안테나 시스템, 및 계측 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 19는 도 18에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 캘리브레이션 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 20은 도 18에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 EVM 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 21은 도 18에 나타내는 계측 시스템에 있어서 측정된 EVM값을 나타내는 모니터 화면을 나타낸 도면이다.
도 22의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이고, (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.
도 23의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이고, (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 EVM값의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.
도 24의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이고, (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.
도 25의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이고, (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 EVM값의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.
도 26의 (a)는 미세 조정 후, 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이고, (b)는 미세 조정 후, 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 VSWR 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이며, (c)는 미세 조정 후, 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.
도 27의 (a)는 혼 안테나를 자유 공간에 배치했을 때의 반사 감쇠량 특성을 나타내는 그래프 도면이고, (b)는 1쌍의 혼 안테나끼리를 대향시켜, 결합 거리 0mm로 결합한 경우에 측정된, 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)을 나타내는 그래프 도면이며, (c)는 혼 안테나의 전면을 금속판으로 덮은 경우에 측정된, 전반사에서의 반사 감쇠량 특성을 나타내는 그래프 도면이다.

이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시 형태에 의해 상세하게 설명한다.

본 발명은 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 이득도 얻기 위해서, 이하의 구성을 가진다.

즉, 본 발명의 안테나 장치(1)는, 도전재료로 이루어진 육면체로 되어, 대향하는 제1 면과 제2 면의 사이를 관통하여 형성된 내부 공간과, 제1 면 및 제2 면과 직교하는 제3 면과 내부 공간의 사이에 연통 형성된 동축 커넥터 삽입 통과용의 커넥터 장착구멍을 구비한 동축 도파관 변환부와, 내부 공간의 제2 면측의 개구를 폐색하는 도전성의 폐색 부재(30)를 구비한 도파관 본체와, 커넥터 장착구멍에 내부 공간으로부터 외측을 향하여 장착되고, 내단부는 내부 공간 내로 돌출되지 않는 도전성의 커넥터 본체와, 해당 커넥터 본체의 중심부를 축 방향으로 관통하여 배치되고, 선단부를 커넥터 본체의 내단부로부터 내부 공간 내로 소정 길이 돌출시킨 중심 도체와, 내부 공간 내로 돌출한 중심 도체의 선단부로부터 구성되어, 해당 선단부의 돌출 길이를 특정 주파수대에 적합하게 함으로써 내부 공간 내에 중심 도체로부터의 전파를 복사하는 복사기를 구비한 커넥터를 구비한 것을 특징으로 한다.

이상의 구성을 구비함으로써, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값도 얻을 수 있다.

상기 기재의 본 발명의 특징에 대해서, 이하의 도면을 이용하여 상세하게 해설한다. 다만, 이 실시 형태에 기재되는 구성요소, 종류, 조합, 형상, 그 상대 배치 등은 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것으로만 한정하는 취지는 아니며 단순한 설명예에 지나지 않는다.

상기의 본 발명의 특징에 관하여, 이하, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

<안테나 장치의 구조>

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구조를 나타내는 정면도, (b)는 (a)의 A-A단면도, (c)는 우측면도, (d)는 상면도, (e)는 저면도, (f)는 배면도, (g)는 (a)의 B-B단면도이다. 도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 4의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 커넥터의 저면도, 단면도, 상면도이다.

이하, 도 1의 (a)에 나타내는 정면도를 기본이 되는 좌표계로 하여, 지면 좌에서 우 방향을 x축 방향으로 하고, 지면 내에서 x축 방향과 직교하는 방향을 y축 방향으로 하며, x축 방향 및 y축 방향과 직교하는 (연직 방향)을 z축 방향으로 하여 설명한다.

이 안테나 장치(1)는 2개의 대향하는 제1 및 제2 면(M1, M2)의 중앙부에 관통 형성되고, 또한 제2 면측 개구가 폐색된 내부 공간(8)을 구비한 도파관 본체(5)와, 내부 공간(8)을 형성한 면과는 다른 외측 둘레면(제3 면(M3))으로부터 내부 공간(8)과의 사이에 관통 형성된 커넥터 장착구멍(22) 내에 배치되어 일단부에 마련한 복사기를 내부 공간(8) 내에 노출시킨 커넥터(50)와, 도파관 본체(5)의 내부 공간(8)의 제1 면(M1)측(비폐색면측)에 접속되는 직선편파형 혼부(200A)와, 직선편파형 혼부(200A) 대신에, 원편파형 편파부(100)(도 5)와, 혹은 원편파형 편파부(100)를 통해서 내부 공간의 비폐색면측에 접속되는 원편파형 혼부(200B)를 개략 가지고 있다.

도파관 본체(5)는 소정의 균일 두께를 가진 사각 블록 모양의 동축 도파관 변환부(6)와, 동축 도파관 변환부(6)에 관통 형성된 내부 공간(8)의 한쪽의 개구를 폐색하는 얇은 판 모양의 폐색 부재(30)로 개략 구성되어 있다.

동축 도파관 변환부(6), 및 폐색 부재(30)는, 모두 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 또는 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것 등의 도전성 재료로 구성되어 있다.

동축 도파관 변환부(6)는 도전재료로 이루어진 육면체로 되어, 서로 대향하는 제1 면(M1) 및 제2 면(M2), 서로 대향하는 제3 면(M3) 및 제4 면(M4), 서로 대향하는 제5 면(M5) 및 제6 면(M6)을 가지고 있다.

동축 도파관 변환부(6)는 내부 공간(8)이 되는 요함(凹陷)부(11)를 일면(6a)에 구비한 제1 도파관 부재(10)와, 제1 도파관 부재(10)의 일면에 대해서 착탈이 자유롭게 장착됨으로써 요함부(11)의 일면측을 폐색하여 내부 공간(8)을 형성하는 제2 도파관 부재(20)를 구비한다.

도 3의 (a), (b)에 있어서, 제1 도파관 부재(10)의 일면(6a)에는 요함부(11)를 사이에 둔 지점에 각각 둥근 나사구멍(13)이 형성되어 있고, 제2 도파관 부재(20)의 각 나사구멍(13)과 정합(대응)하는 위치에는, 내부 공간(8)의 z축 방향과 평행하게 연장되는 긴 구멍(24)이 형성되고, 각 긴 구멍(24)을 통해서 각 나사구멍에 비스(vis)(25)를 나사 결합 가능하게 구성되어 있다. 각 비스(25)를 각 나사구멍(13)에 나사 결합한 상태에서는, 제2 도파관 부재(20)는 긴 구멍(24)의 길이 방향(z축 방향) 길이의 범위내에서 제2 도파관 부재(20)에 대해서 변위 가능하다. 본 예에서는, 직사각형 모양의 제2 도파관 부재(20)의 외측면(제3 면(M3))의 길이 방향 중앙부는 오목한 곳으로 되어 있고, 이 오목한 곳 내에 커넥터 장착구멍(22)이 형성되어 있다. 각 긴 구멍(24)은 이 오목한 곳 양측에 있는 볼록한 곳에 형성되어 있다.

제1 도파관 부재(10)의 일면(6a)에 대향하는 제2 도파관 부재(20)의 위치를 긴 구멍(24)의 길이 범위 내에서 미세 조정 가능하게 장착할 수 있고, 이것에 의해 안테나 장치(1)의 전기적 특성을 미세 조정할 수 있다. 이 결과, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있다.

내부 공간(8)이 되는 요함부(11)는, 제1 도파관 부재(10)의 직사각형 모양의 일면(6a)의 길이 방향 중앙부에 형성된 내면이 서로 직교하는 세 개의 면으로 이루어진 홈으로, 일면(6a)에 대해서 가늘고 긴 판 모양의 제2 도파관 부재(20)를 비스(25)에 의해 착탈이 자유롭게 구성되어 있다. 일면(6a)에 제2 도파관 부재(20)를 고정시켜 요함부(11)를 폐색함으로써 내부 공간(8)이 형성된다.

제1 도파관 부재(10)에 대해서 제2 도파관 부재(20)를 설치함으로써 형성되는 동축 도파관 변환부(6)는, 전술한 바와 같이 여섯 개의 면, 즉 제1 면(M1) 내지 제6 면(M6)으로 구성되는 직육면체, 혹은 입방체로 되어 있다.

내부 공간(8)은 동축 도파관 변환부(6)의 대향하는 제1 면(M1)과 제2 면(M2)의 사이를 관통하여 형성되어 있다. 또한, 제1 면 및 제2 면과 직교하는 제3 면(M3)에는, 내부 공간(8)과 연통되는 동축 커넥터 삽입 통과용의 커넥터 장착구멍(22)이 관통 형성되어 있다. 본 예에서는, 커넥터 장착구멍(22)은 제2 도파관 부재(20)에 관통 형성되어 있다.

내부 공간(8)은 제2 면측 개구가 도전성의 폐색 부재에 의해 폐색(용접)됨으로써, 제1 면(M1)측만이 개방되어 있다.

폐색 부재(30)에는, 제1 도파관 부재(10)의 외면에 마련된 나사구멍(10a)과 대응하는 구멍(30a)이 형성되어 있고, 각 나사구멍(10a)과 각 구멍(30a)을 연통시킨 상태로 나사(31)를 삽입 통과시켜 나사 결합함으로써, 제1 도파관 부재(10)의 외면에 대해서 폐색 부재(30)는 밀착되어 틈새 없게 고정된다.

<커넥터>

도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 커넥터(50)는 커넥터 장착구멍(22)에 내부 공간(8)으로부터 외측을 향하여 장착되고, 내단부(56a)가 내부 공간(8) 내로 돌출되지 않는 상태로 노출 배치된 도전성의 커넥터 본체(51)와, 해당 커넥터 본체의 중심부를 y축 방향으로 관통하여 배치되고, 선단부(60a)를 커넥터 본체의 내단부(56a)로부터 내부 공간(8) 내로 소정 길이 L 만큼 돌출시킨 중심 도체(60)와, 내부 공간(8) 내로 돌출한 중심 도체의 선단부(60a)로부터 구성되어, 해당 선단부의 돌출 길이 L(도 4)을 특정 주파수대에 적합하게 함으로써 내부 공간(8) 내에 중심 도체로부터의 전파를 복사하는 복사기(54b)를 구비하고 있다. 커넥터 본체(51)의 일단 외측 둘레에는 수나사가 형성되어 있다. 커넥터 본체와 중심 도체의 관계는, 절연 재료를 통해서 일체화되어 있다.

또한, 상술한 바와 같이 복사기(54b)가 전파를 복사하는 것으로 하여 설명했지만, 이것은 송신시의 작용이며, 수신시에는 복사기(54b)가 전파를 흡수(수전)하는 것으로 한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 예에 따른 커넥터(50)의 커넥터 본체(51)는, 도전체 및 절연체로 이루어진 중공 통 모양의 커넥터 소켓부(52)와, 커넥터 소켓부(52)의 일단에 일체화된 플랜지부(53)와, 커넥터 소켓부(52) 내를 축 방향으로 관통하여 배치된 중심 도체(60)와, 중심 도체(60)의 적소(適所)를 커넥터 소켓부(52)의 내측 둘레에 고정적으로 지지하는 중심 도체 지지부(55)와, 중심 도체(60)와 커넥터 소켓부(52)의 내측 둘레 사이의 공간을 메우기 위해서 충전된 절연체(56)를 개략 구비하고 있다.

중심 도체(60)의 외측 단부에는 커넥터 소켓 접점부(54a)가 마련되고, 중심 도체의 내측 단부에는 엘리먼트인 복사기(54b)가 마련되어 있다. 복사기(54b)는 중심 도체(60)의 선단부를 커넥터 소켓부(52)의 내측 단면으로부터 소정 길이 돌출시킨 부위로서, 엘리먼트의 길이 L을 조정함으로써, 원하는 주파수대로 동조시킨다.

커넥터(50)의 중심 도체(60)를 내단부(56a)로부터 돌출시킨 y축 방향의 길이 L은, 특정 주파수대의 파장의 1/4에 대해서, 소정의 단축율 0.79를 곱한 길이이다. 또한, 특정 주파수대는, 제5 세대 단말(5G)에 이용되는 23GHz~29GHz이다.

이것에 의해, 특정 주파수대에 특화되어 동조할 수 있는 길이 L을 설계할 수 있다.

도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이 본 예에서는, 제2 도파관 부재(20)의 내측면(제3 면(M3)의 반대측면)에는 커넥터의 플랜지부(53)를 감합시키기 위한 오목한 곳(23)이 형성되어 있다. 커넥터의 커넥터 소켓부(52)를 커넥터 장착구멍(22)에 끼워넣음으로써 플랜지부(53)가 오목한 곳(23) 내에 감합되어 착석되었을 때에는, 플랜지부(53)의 단면은 제2 도파관 부재(20)의 내측면과 동일면이 되도록 치수 설정되어 있다.

이와 같이, 안테나 장치(1)는 도전재료로 이루어진 동축 도파관 변환부(6)의 내부 공간(8)의 제2 면측 개구를 도전성의 폐색 부재(30)로 폐색하는 것과 함께, 복사기(54b)에 있어서 내부 공간(8) 내로 돌출한 중심 도체(60)의 선단부(60a)의 돌출 길이를 특정 주파수대에 적합하게 하기 때문에, 대역 내에서의 통과 진폭 특성이나, 반사 감쇠량 특성을 대역 내에 동조할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값도 얻을 수 있다.

내부 공간(8)의 제1 면(M1)측의 개구부, 바꿔말하면 비폐색면측에는, 복사기(54b)로부터 복사된 전파를 직선편파 또는 원편파로 변환하는 원편파형 편파부(100), 혹은, 이득을 향상시키는 것과 함께 외부로부터 날아오는 전파를 차단하는 직선편파형 혼부(200A) 중 어느 한쪽이 접속 배치된다.

또한, 도 10의 (d)에 나타내는 바와 같이, 원편파형 혼부(200B)는 원편파형 편파부(100)를 통해서 내부 공간(8)에 접속되는 경우도 있다.

이것에 의해, 원편파형 편파부(100)에 의해 원편파 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또는, 혼부(200)에 의해 외부로부터 도래하는 전파를 차단하는 것과 함께 이득을 향상시킬 수 있다.

<원편파형 편파부>

도 5의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 원편파형 편파부의 정면도, 상면도, 및 배면도이며, 도 6의 (a) 및 (b)는 편향판의 정면도, 및 측면도이며, 도 7의 (a), (b) 및 (c)는 도 5의 (a)의 C-C, D-D, 및 E―E의 단면도이고, 도 7의 (d) 및 (e)는 도 7의 (b)의 F-F, G-G단면도이다. 또한, 도 8의 (a) 및 (b)는 원편파형 편파부의 정면측 외관 사시도, 및 배면측 외관 사시도이다.

원편파형 편파부(100)는 내부 공간(8)의 제1 면(M1)측의 개구부에 접속 배치된다.

원편파형 편파부(100)는 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 또는 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것 등의 도전재료로 이루어진 장방체(직육면체, 혹은 입방체)의 블록(101) 내에 도파 공간(110)을 관통 형성한 것이다. 즉, 이 블록(101)의 대향하는 2개의 면(N1과 N2)을 관통하도록 도파 공간(110)이 형성되어 있다.

본 예에서는, 블록(101)의 깊이 길이 L1을 22㎜, 높이 L2를 14㎜, 가로폭 L3를 24㎜로 한 것을 일례로서 설명한다.

이 도파 공간(110)은 제1 면(N1)측의 개구가 원형인 한편, 제2 면(N2)측의 개구는 가로로 긴 직사각형이다.

즉, 도파 공간(110)은 제1 면(N1)의 개구부측으로부터 내부로 10㎜ 파고 들어간 부위까지가 동일 직경(φ 8.24㎜)의 원통 모양으로 되어 있다. 이 원통 모양의 도파 공간 부분을 원형 도파관 부위(120)로 칭한다. 원형 도파관 부위(120) 내에는, 비스듬한 자세로 테플론(등록상표)(유전체) 등으로 이루어진 0.5㎜ 두께로 사각형의 편향판(140)이 원형의 중심부를 통해서 비스듬하게 고정되어 있다. 즉, 편향판(140)의 길이는 원형 도파관 부위(120)의 직경에 상당하고 있다.

또한, 도파 공간(110)은 제2 면(N2)의 개구부측으로부터 내부로 12㎜ 파고 들어간 부위까지가 대략 사각 기둥 모양의 공간이며, 이 도파 공간 부분을 방형 도파관 부위(130)라고 칭한다.

원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구와 방형 도파관 부위(130)의 안쪽부측 개구는, 각각의 중심축 A1, A2가 직선 모양으로 일치한 상태로 연통되어 있다.

또한, 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측의 원형의 개구부(둘레 가장자리부(121a))는 방형 도파관 부위(130)의 안쪽부측의 원형의 개구부(둘레 가장자리부(131a, 132a))를 넘어 연장되어 있지 않고, 방형 도파관 부위(130)의 안쪽부측의 개구부의 위치에서 종단되어 있다. 따라서, 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측의 원형의 개구부(둘레 가장자리부(121a))와, 방형 도파관 부위(130)의 안쪽부측의 원형의 개구부(둘레 가장자리부(131a, 132a))는 형상이 일치한 원형으로 되어 있다.

따라서, 편향판(140)은 원형 도파관 부위(120)의 축 방향 길이 내에 머무르며, 방형 도파관 부위(130)의 안쪽부측의 개구부를 넘어 연장되어 있지 않다.

방형 도파관 부위(130)의 제2 면(N2)(외측)의 개구부는 직사각형 모양이지만, 그 안쪽부측의 개구부 형상은 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구(원형)와 동등한 형상, 치수인 원형으로 되어 있다. 즉, 방형 도파관 부위(130)의 외측 개구부의 2개의 대향하는 단변(131)(4.3㎜)은 외측 개구부에서는 직선이지만, 안쪽부(131a)에서는 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구(원형: φ8.24㎜)의 둘레 가장자리부(121a)와 정합하도록 원호 모양으로 되어 있다. 즉, 각 단변(131)의 원호 모양의 안쪽부(131a)는 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구(원형)의 둘레 가장자리에서 종단되어 있다.

도 5, 도 7, 도 8 등에 나타내는 바와 같이 각 단변(131) 간의 간격 L4(8.6㎜)는, 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구의 직경(φ8.24㎜) 보다도 약간 크기 때문에, 안쪽부를 향할수록 단변 간의 간격이 테이퍼 모양으로 점감(축소)하여 마지막에는 단변의 안쪽부(131a)는 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구(원형)의 둘레 가장자리와 정합하고 있다.

한편, 방형 도파관 부위(130)의 외측 개구부의 2개의 대향하는 장변(132) 간의 간격 L5(4.3㎜)는 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구의 직경보다도 작기 때문에, 안쪽부를 향할수록 장변 간의 간격 L5가 테이퍼 모양으로 점증(확개)하여 마지막에는 장변의 안쪽부(132a)는 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구(원형)의 둘레 가장자리와 정합하고 있다.

각 단변(131)의 안쪽부(131a)와, 각 장변(132)의 안쪽부(132a)가 원형으로 연설(連設)됨으로써, 원형 도파관 부위(120)의 안쪽부측 개구와 합치된 원형 모양을 형성하고 있다.

또한, 직사각형의 외측 개구부를 제외한 방형 도파관 부위(130)의 내부측의 내벽(133)은, 도 7, 도 8 등에 나타내는 바와 같이 곡면 모양으로 되어 있다.

이상과 같이 형성된 원편파형 편파부(100)는, 제1 도파관 부재(10)의 내부 공간(8)의 비폐색면측(개구면측)에 접속되어, 복사기(54b)로부터 복사된 전파를 원편파로 변환한다.

<직선편파형 혼부(200A)>

직선편파형 혼부(200A)는 내부 공간(8)의 제1 면(M1)측의 개구부에 접속 배치된다.

도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 직선편파형 혼부(200A)는, 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 또는 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것 등의 판재를 도시한 바와 같은 혼 형상으로 구성한 것이며, 본 예에서는, 사다리꼴 형상의 4매의 판재(201a~201d)(도 3)의 측단변끼리를 고정 일체화함으로써, 일단 개구가 소경의 사각형으로 되고, 타단 개구가 대경의 사각형으로 되어 있다.

직선편파형 혼부(200A)는 절두(切頭) 사각뿔 모양의 혼에 의해 직선편파되게 한다. 또한, 절두란, 사각추의 꼭대기부로부터 소정 길이의 부위를 중심축 A1, A2와 직교하는 면으로 절단한 상태, 형상을 의미한다.

이와 같이, 혼부(200)는, 절두 사각뿔 모양의 직선편파형 혼부(200A)에 의해 직선편파되게 함으로써, 지향 특성을 가진 직선편파 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또한 지향 방향 외에서 도래하는 전파를 차단하는 것과 함께 이득을 향상시킬 수 있다.

<원편파형 혼부(200B)>

도 9의 (a)는 본 발명의 다른 실시 형태(16mm 혼)에 따른 안테나 장치의 원편파형 혼부(200B)를 나타내는 외관 사시도이고, (b)는 정면도, (c)는 측면도, (d)는 배면도이다. 도 9의 (e), (f) 및 (g)는, 본 발명의 다른 실시 형태(15mm 혼)에 따른 안테나 장치의 원편파형 혼부(200B)의 정면도, 측면도, 및 배면도이다.

원편파형 혼부(200B)는 절두 원뿔 모양이며, 원편파형 편파부(100)의 제1 면(N1)측의 원형 개구에 접속 배치된다.

원편파형 혼부(200B)의 소경의 원형 개구부는, 원편파형 편파부(100)의 제1 면(N1)측의 개구와 같은 형상으로 하고, 용착 등에 의해 고정된다.

원편파형 혼부(200B)는 절두 원뿔 모양의 혼에 의해 원편파되게 한다. 또한, 절두란, 원뿔의 꼭대기부로부터 소정 길이의 부위를 중심축 A1, A2와 직교하는 면으로 절단한 상태, 형상을 의미한다.

이와 같이, 혼부(200)는 절두 원뿔 모양의 원편파형 혼부(200B)에 의해 원편파되게 함으로써, 지향 특성을 가진 원편파 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또한 지향 방향 외에서 도래하는 전파를 차단하는 것과 함께 이득을 향상시킬 수 있다.

<안테나 장치의 변형예>

도 10의 (a)~(d)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 변형예를 나타내는 측면도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치의 변형예의 구성을 나타내는 도표를 나타내는 도면이다.

도 10의 (a)는, 동축 도파관 변환부(6)와, 커넥터(50)를 구비한 직선편파 커플러(1A)의 구성을 나타내고 있다. 자세하게는, 동축 도파관 변환부(6)는, 제1 도파관 부재(10)와, 제2 도파관 부재(20)와, 폐색 부재(30)를 구비하고 있다.

도 10의 (b)는, 원편파로 변환하는 원편파형 편파부(100)와, 동축 도파관 변환부(6)와, 커넥터(50)를 구비한 원편파 커플러(1B)의 구성을 나타내고 있다.

도 10의 (c)는, 직선편파형 혼부(200A)와, 동축 도파관 변환부(6)와, 커넥터(50)를 구비한 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)의 구성을 나타내고 있다.

도 10의 (d)는, 원편파형 혼부(200B)와, 원편파형 편파부(100)와, 동축 도파관 변환부(6)와, 커넥터(50)를 구비한 원편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1D)의 구성을 나타내고 있다.

<안테나 장치의 각 변형예의 성능>

안테나 장치의 각 변형예에 있어서의 통과 진폭 특성, 반사 감쇠량 특성, EVM값, 이득, VSWR을 이하의 표에 나타낸다.

안테나 장치의 각 변형예	통과 진폭 특성 (dB)	반사 감쇠량 특성 (dB)	EVM값 (%)	이득 (dB)	VSWR
직선편파 커플러	0~5dB	-10dB 이하	2 미만	약 -3dB	1.8 이하
원편파 커플러	0~5dB	-10dB 이하	2 미만	약 -3dB	1.8 이하
직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러	0~5dB	-10dB 이하	2 미만	약 10dB	1.8 이하
원편파 고이득 고아이솔레이션 커플러	0~5dB	-10dB 이하	2 미만	약 10dB	1.8 이하

제1 도파관 부재(10)에는, 주파수 대역이 21.7GHz~33.0GHz, 내부 공간(8)의 내경 치수가 8.636mm×4.318㎜, EIA 규격의 WR-34를 만족시키는 방형 도파관을 사용한다.

이와 같이, 직선편파 커플러(1A)는 자신의 안테나 장치로부터 방사된 전파의 통과 진폭 특성은, 특정 주파수대에 걸쳐 변동폭이 5dB 이내이므로, 양호한 전파의 통과 진폭 특성과, EVM값을 얻을 수 있다.

또한, 각 커플러(안테나 장치)로부터 방사된 전파의 전반사에 있어서의 반사 감쇠량 특성은, 특정 주파수대에 걸쳐 변동폭이 10dB 이내이므로, 양호한 EVM값을 얻을 수 있다.

직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C), 원편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1D)에 있어서는, 실제 효과로서, 외부로부터 날아오는 전파를 차폐하는 것을 나타내는 아이솔레이션성이 좋아, 피측정물인 휴대 전화기 상의 2지점에 본 안테나를 배치하여 시험을 행해도, 2개의 안테나간의 혼신을 방지할 수 있다.

동축 도파관 변환부(6), 원편파형 편파부(100), 및 혼부(200)의 재질은, 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것, 또는 플라스틱이나 수지에 금속 코팅을 실시한 것으로 이루어짐으로써, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 지향 특성을 가짐으로써 지향 방향 외의 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값과 이득도 얻을 수 있다.

또한, 플라스틱이나 수지에 금속 코팅을 실시하는 수법으로서는, CVD법(화학적 증착법), PVD법(물리적 증착법), 금속 와이어 용사법, 금속 파우더 용사법 등이 알려져 있다.

<안테나 시스템, 및 계측 시스템>

도 12의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치를 이용한 안테나 시스템, 및 계측 시스템을 나타내는 블록도, 도 12의 (b)는 해당 계측 시스템의 교정에 이용하는 캘리브레이션 키트를 나타내는 사시도이다.

도 12의 (a)에 나타내는 안테나 시스템(300)은, 안테나 장치로서, 직선편파 커플러(1A), 원편파 커플러(1B), 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C), 원편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1D) 중 어느 하나를 1쌍 구비하고, 각 안테나 장치를 제1 안테나 장치(301) 및 제2 안테나 장치(303)로 하여, 제1 안테나 장치(301)로부터 방사된 전파를, 제1 안테나 장치(301)의 방사 방향과 대향하여 배치된 제2 안테나 장치(303)에 의해 수신한다.

계측 시스템(310)은 네트워크 애널라이저(305), 모니터(313)를 구비하고 있고, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1과 제1 안테나 장치(301)의 커넥터의 사이에 동축 케이블(307)을 접속하고, 단자 P2와 제2 안테나 장치(303)의 커넥터의 사이에 동축 케이블(309)을 접속하고 있다.

추가로, 네트워크 애널라이저(305)의 모니터 단자(305m)와 모니터(313)의 단자(313m)의 사이에 모니터 케이블(311)을 접속하고 있다. 또한, 네트워크 애널라이저(305)에는, 예를 들면 안리쓰(ANRITSU) 주식회사제의 MS46322B를 이용하고 있다.

안테나 장치는 피측정물에 대해서 근접(밀착)시켜 배치해 두고, 예를 들면 피측정물로부터 방사되는 전파를 측정하기 위해 이용한다. 피측정물로서는, 휴대 전화기, 모바일 단말 등의 전자파를 발생시키는 것을 대상으로 하고 있고, 예를 들면, 23GHz~29GHz의 주파수대를 이용하는 차세대 휴대전화(5G)를 대상으로 하고 있다.

계측 시스템(310)은 안테나 시스템(300)에 구비된 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이의 결합 특성, 반사 감쇠량 특성을 측정하는 것에 적합하다.

이와 같이, 안테나 장치(1)는 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치, 또는 밀접 배치되어, 피측정물로부터 방사되는 전파를 수신한다. 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생이 억제되고 있기 때문에, 양호한 EVM값을 얻을 수 있다.

또한, 안테나 장치(1)는 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치, 또는 밀접시켜 사용되어, 피측정물에 전파를 방사한다. 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제시키고 있기 때문에, 피측정물에 양호한 전파를 방사할 수 있다.

또한, 제1 안테나 장치(301)로부터 방사된 전파를, 제1 안테나 장치(301)의 방사 방향에 대향하여 배치된 제2 안테나 장치(303)에 의해 수신함으로써, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 양호한 EVM값도 얻을 수 있다.

추가로, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)의 사이에, 피측정물을 배치함으로써, 피측정물로부터 방사되는 전파, 또는, 피측정물에서 수신된 경우에, 피측정물에 의한 영향 정도를 측정할 수 있다.

도 12의 (a)에 나타내는 계측 시스템(310)에서는, 도 12의 (b)에 나타내는 캘리브레이션 키트(320)를 교정에 이용한다.

캘리브레이션 키트(320)에는, 커넥터(320S)(SHORT), 커넥터(320o)(OPEN), 커넥터(320L)(LOAD), 커넥터(320T)(THRU)와 같은 4개의 커넥터를 구비하고 있다. 또한, 캘리브레이션 키트(320)에는, 예를 들면 안리쓰 주식회사제의 TOSLKF50A-40을 이용하고 있다.

<측정 시스템의 캘리브레이션 절차>

도 13은 도 12에 나타내는 측정 시스템의 캘리브레이션 절차를 나타내는 플로차트이다. 자세하게는, 안테나 장치(1)의 반사 감쇠량 특성, 결합 특성의 측정에 앞서 행하는, 측정 시스템(310)의 캘리브레이션 절차를 나타내고 있다.

스텝 S5에서는, 네트워크 애널라이저(305)에 대해서 측정 주파수(예를 들면 20GHz~30GHz)를 입력한다.

스텝 S10에서는, 네트워크 애널라이저(305)에 대해서 캘리브레이션 CAL 모드로 설정한다.

스텝 S15에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320S)를 접속하여, 동축 케이블(307)의 선단을 단락 상태(SHORT)로 한다.

스텝 S20에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S25에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320o)를 접속하여, 동축 케이블(307)의 선단을 개방 상태(OPEN)로 한다.

스텝 S30에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S35에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320L)를 접속하여, 동축 케이블(307)의 선단에 부하(예를 들면 50Ω)가 접속된 부하 상태(LOAD)로 한다.

스텝 S40에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S45에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320S)를 접속하여, 동축 케이블(309)의 선단을 단락 상태(SHORT)로 한다.

스텝 S50에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S55에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320o)를 접속하여, 동축 케이블(309)의 선단을 개방 상태(OPEN)로 한다.

스텝 S60에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S65에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320L)를 접속하여, 동축 케이블(309)의 선단에 부하(예를 들면 50Ω)가 접속된 부하 상태(LOAD)로 한다.

스텝 S70에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S75에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1, P2에 접속되어 있는 동축 케이블(307, 309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터(320T)를 접속하여, 동축 케이블(307, 309)의 선단끼리를 통과 상태(THRU)로 한다.

스텝 S80에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행한다.

이 결과, 네트워크 애널라이저(305), 동축 케이블(307, 309)을 포함하는 측정 시스템에 대해서, 설정된 주파수대에 있어서 진폭 특성, 반사 감쇠량 특성, 위상 특성 등을 플랫(flat)한 상태로 교정할 수 있다.

<반사 감쇠량 측정 절차>

도 14는 도 12에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행하는 반사 감쇠량 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.

스텝 S105에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 제1 안테나 장치(301)의 커넥터를 접속하여, 측정 가능 상태로 한다.

스텝 S110에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행하여, 모니터(313)에 반사 감쇠량을 표시한다. 이때, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1으로부터 출력된 주파수대의 스위프(sweep) 중의 전력이, 제1 안테나 장치(301)에서 반사되어, 제1 안테나 장치(301)로부터 돌아온 전력을 측정한다.

<조립 직후의 대표 특성, 조정 후의 대표 특성>

도 15의 (a), (b)는 직선편파 커플러(1A)의 조립 직후의 대표 특성, 조정 후의 대표 특성을 나타내는 그래프 도면이다.

도 15의 (a)에 나타내는 직선편파 커플러(1A)의 조립 직후의 대표 특성에 있어서는, 25GHz~29GHz의 주파수 대역 내에 있어서, 반사 감쇠량 특성값이 -10dB 부근의 레벨에 집중하고, 23GHz 부근에 -35dB 이하의 강한 공진을 일으키고 있다.

여기서, 제1 도파관 부재(10)의 일면(6a)에 대향하여 제2 도파관 부재(20)의 위치를 미세 조정 가능하게 장착함으로써, 내부 공간(8) 내로 돌출한 중심 도체(60)의 선단부(60a)의 위치를 미세 조정할 수 있다. 이 결과, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있다.

이 결과, 도 15의 (b)에 나타내는 직선편파 커플러(1A)의 조정 후의 대표 특성에 있어서는, 23GHz~29GHz의 주파수 대역 내에 있어서, 반사 감쇠량 특성값이 -15dB 부근으로 레벨이 개선되고, 강한 공진도 -30dB의 레벨로 개선되고 있다.

<결합 손실 특성의 측정 절차>

도 16은 도 12에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 결합 손실 특성의 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.

스텝 S155에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 제1 안테나 장치(301)의 커넥터를 접속하여, 측정 가능 상태로 한다.

스텝 S160에서는, 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행하여, 모니터(313)에 제1 안테나 장치(301)의 반사 감쇠량을 표시(도 17의 (a))한다.

스텝 S165에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 제2 안테나 장치(303)의 커넥터를 접속하여, 측정 가능 상태로 한다.

스텝 S170에서는, 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행하여, 모니터(313)에 제2 안테나 장치(303)의 반사 감쇠량을 표시(도 17의 (d))한다.

스텝 S175에서는, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)를 대향하여 근접(밀접)시킨다.

스텝 S180에서는, 네트워크 애널라이저(305)가 측정기내 연산을 행하여, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이의 결합 특성(도 17의 (b)), 및 반사 감쇠량(도 17의 (c))을 모니터(313)에 표시한다.

<반사 감쇠량 특성, 결합 특성의 측정 결과>

도 17의 (a)~(d)는 계측 시스템에 있어서 행해진 반사 감쇠량 특성, 결합 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

도 17의 (a)에 나타내는 제1 안테나 장치(301)의 반사 감쇠량 특성에 있어서는, 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, -10dB 이하의 레벨을 일으키고 있다.

도 17의 (d)에 나타내는 제2 안테나 장치(303)의 반사 감쇠량 특성에 있어서는, 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, -10dB 이하의 레벨을 일으키고 있다.

이에 대하여, 도 17의 (b)에 나타내는 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이의 결합 특성의 제1 안테나 장치측에 있어서는, 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, 변동폭이 3dB 이내 정도의 레벨차로 억제되고 있어, 매우 플랫한 결합 특성을 나타내고 있다.

한편, 도 17의 (c)에 나타내는 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이의 결합 특성의 제2 안테나 장치측에 있어서는, 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, 변동폭이 3dB 이내 정도의 레벨차로 억제되고 있어, 매우 플랫한 반사 감쇠량 특성을 나타내고 있다.

<EVM 측정에 관한 안테나 시스템, 및 계측 시스템>

도 18은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치를 이용한 EVM 측정에 관한 안테나 시스템, 및 계측 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 18에 나타내는 안테나 시스템(300)은, 안테나 장치로서, 직선편파 커플러(1A), 원편파 커플러(1B), 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C), 원편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1D) 중 어느 하나를 1쌍 구비하고, 각 안테나 장치를 제1 안테나 장치(301) 및 제2 안테나 장치(303)로 하고, 제1 안테나 장치(301)로부터 방사된 전파를, 제1 안테나 장치(301)의 방사 방향에 대향하여 배치된 제2 안테나 장치(303)에 의해 수신한다.

계측 시스템(340)은 벡터 신호 발생기(325), 의사(疑似) 송신기(327), 시그널 애널라이저(329), 퍼스널 컴퓨터 PC(331)를 구비하고 있고, 벡터 신호 발생기(325)의 단자(325a)와 의사 송신기(327)의 단자(327a)의 사이에 동축 케이블(335)을 접속하고, 벡터 신호 발생기(325)의 단자(325b)와 의사 송신기(327)의 단자(327b)의 사이에 동축 케이블(333)을 접속한다. 또한, 벡터 신호 발생기(325), 시그널 애널라이저(329)에는, 각각 예를 들면 안리쓰 주식회사제의 MG3710A, MS2850A를 이용하고 있다.

의사 송신기(327)의 단자(327c)와 제1 안테나 장치(301)의 커넥터의 사이에 동축 케이블(321)을 접속하고 있다.

제2 안테나 장치(303)의 커넥터와 시그널 애널라이저(329)의 단자(329a)의 사이에 동축 케이블(323)을 접속하고 있다.

추가로, 시그널 애널라이저(329)의 단자(329b)의 USB 단자(329m)와 퍼스널 컴퓨터 PC(331)의 USB 단자(331a)의 사이에 USB 케이블(137)을 접속하고 있다.

안테나 장치는 피측정물에 대해서 근접(밀착)시켜 배치해 두고, 예를 들면 피측정물로부터 방사되는 전파를 측정하기 위해서 이용한다. 피측정물로서는, 휴대 전화기, 모바일 단말 등의 전자파를 발생시키는 것을 대상으로 하고 있고, 예를 들면, 23GHz~29GHz의 주파수대를 이용하는 차세대 휴대전화(5G)를 대상으로 하고 있다.

계측 시스템(340)은 안테나 시스템(300)에 구비된 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)의 사이와, 피측정물과 제2 안테나 장치(303)의 사이에서의 EVM 특성을 측정하는 것에 적합하다.

<EVM 측정의 캘리브레이션 절차>

도 19는 도 18에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 캘리브레이션 절차를 나타내는 플로차트이다.

스텝 S205에서는, 의사 송신기(327)의 단자(327c)에 접속되어 있는 동축 케이블(321)을 제1 안테나 장치(301)에 접속하고, 제2 안테나 장치(303)의 커넥터에 접속되어 있는 동축 케이블(323)을 시그널 애널라이저(329)의 단자(329a)에 접속한다.

스텝 S210에서는, 벡터 신호 발생기(325)의 셋업으로서, 주파수를 28.5GHz, 대역폭을 100MHz, 변조를 Pre-Standard CP-OFDM Downlink로 각각 설정한다.

스텝 S215에서는, 벡터 신호 발생기(325)의 출력 레벨을 조정한다.

스텝 S220에서는, 시그널 애널라이저(329)의 입력 레벨을 조정한다.

또한, 스텝 S215, 및 스텝 S220에서는, 퍼스널 컴퓨터 PC(331)의 모니터에 표시된 시그널 애널라이저(329)의 Total EVM(rms)값(도 21)이 최소가 되도록 조정한다.

또한, 이 안테나 장치끼리의 결합에 의한 EVM 측정에 있어서는, EVM값이 1% 이하(0%에 가까울수록 좋음)로 해 둘 필요가 있다. 실제로, 제5세대 단말(5G)의 EVM값을 측정했을 때의 측정 수치에 신뢰성을 주기 위함이며, 1%를 넘어 버리면 신뢰성이 없어지기 때문이다.

이 때문에, 안테나 장치끼리의 결합 특성의 파형이 플랫하고, 결합시의 EVM값이 1% 이하이며, 안테나 장치의 전반사시의 파형에 흔들림이 없는 상태로 해 둘 필요가 있다.

<EVM 측정 절차>

도 20은 도 18에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 EVM 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.

스텝 S255에서는, 의사 송신기(327)의 단자(327c)에 접속되어 있는 동축 케이블(321)을 제1 안테나 장치(301)에 접속한다.

스텝 S260에서는, 제2 안테나 장치(303)의 커넥터에 접속되어 있는 동축 케이블(323)을 시그널 애널라이저(329)의 단자(329a)에 접속한다.

스텝 S265에서는, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)를 대향하여 근접(밀접)시킨다.

스텝 S270에서는, 시그널 애널라이저(329)의 모니터에 EVM값(도 21)이 표시된다.

여기서, 도 21은 도 18에 나타내는 계측 시스템에 있어서 측정된 EVM값을 나타내는 모니터 화면을 나타낸 도면이다.

여기서, EVM이란 변조 정밀도를 가리키며, 이상(理想) 심볼점(도시하지 않음)에 대해, 실제 신호의 심볼점이 어느 정도 어긋남이 발생하고 있는지를 계산하여 %로 나타낸 것이다. 디지털 통신에서 다(多)비트 변조를 행하면 심볼수가 많아져서, 변조 정밀도의 요구가 엄격해진다. 변조 정밀도가 나쁜, 즉 EVM값이 나쁘면 심볼점(도 21, 부호 340)이 흐트러져 디지털 통신의 통신 품질이 나쁜 것을 가리키며, 최악의 경우, 통신 불능이 된다.

<직선편파 커플러의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성>

도 22의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

도 22의 (a)에 나타내는 직선편파 커플러(1A)의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성에 있어서는, 목적으로 하는 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, -10dB 이하, 실행력 값으로서 -15dB 이하로 되어 있다.

<직선편파 커플러의 커플러 결합 특성>

도 22의 (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

1쌍의 직선편파 커플러(1A)끼리는, -10dB 전후로 결합되어 있고, 통과 진폭 특성은 목적으로 하는 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, 5dB 정도의 변동 범위 내에 들어가 있어, 종래와 같은 급준한 파형의 흔들림(도 27의 (b))이 없고, 매우 플랫한 결합 특성을 나타내고 있다.

<직선편파 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성>

도 23의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

직선편파 커플러(1A)의 개구부의 전면을 금속판으로 덮은 경우에, 목적으로 하는 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, 반사 감쇠량 특성은 변동폭이 10dB 정도의 범위 내에 들어가 있어, 종래와 같은 급준한 파형의 흔들림(도 27의 (c))이 없고, 매우 플랫한 반사 감쇠량 특성을 나타내고 있다.

<직선편파 커플러의 EVM값>

도 23의 (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 커플러의 EVM값의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

1쌍의 직선편파 커플러(1A)끼리를 결합 거리 0㎜로 결합한 경우에, 예를 들면 28.5GHz의 주파수에 있어서, EVM(rms) 1% 이하의 양호한 EVM값을 나타내고 있다.

<직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성>

도 24의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

도 24의 (a)에 나타내는 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)의 자유 공간에서의 반사 감쇠량 특성에 있어서는, 목적으로 하는 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, -10dB 이하, 실행력 값으로서 -13dB 이하로 되어 있다.

<직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 커플러 결합 특성>

도 24의 (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)와 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)의 사이는, -10dB 전후로 결합되어 있고, 통과 진폭 특성은, 목적으로 하는 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, 5dB 정도의 범위 내에 들어가 있어, 종래와 같은 급준한 파형의 흔들림(도 27의 (b))이 없고, 매우 플랫한 결합 특성을 나타내고 있다.

<직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성>

도 25의 (a)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)의 개구부의 전면을 금속판으로 덮은 경우에, 목적으로 하는 23GHz~29GHz의 주파수대에 있어서, 반사 감쇠량 특성의 변동폭은 10dB 정도의 범위 내에 들어가 있어, 종래와 같은 급준한 파형의 흔들림(도 27의 (c))이 없고, 매우 플랫한 반사 감쇠량 특성을 나타내고 있다.

<직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 EVM값>

도 25의 (b)는 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 EVM값의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

1쌍의 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)끼리를 결합 거리 0㎜로 결합한 경우에, 예를 들면 28.5GHz의 주파수에 있어서, EVM(rms) 1% 이하의 양호한 EVM값을 나타내고 있다.

<조정 후의 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성>

도 26의 (a)는, 미세 조정 후, 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 전반사에서의 반사 감쇠량 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)의 개구부의 전면을 금속판으로 덮은 경우에, 23GHz~43GHz의 주파수대에 있어서, 반사 감쇠량 특성의 변동폭은 15dB 정도의 범위 내에 들어가 있어, 종래와 같은 급준한 파형의 흔들림(도 27의 (c))이 없고, 매우 플랫한 반사 감쇠량 특성을 나타내고 있다.

<조정 후의 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 VSWR 특성>

도 26의 (b)는, 미세 조정 후, 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 VSWR 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)에 0dBm의 스위프 신호를 입력한 경우에, 23GHz~43GHz의 주파수대에 있어서, VSWR 특성은 1.8 이하의 범위 내에 들어가 있어, 매우 양호한 VSWR 특성을 나타내고 있다.

<조정 후의 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 커플러 결합 특성>

도 26의 (c)는, 미세 조정 후, 계측 시스템에 있어서 행해진 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러의 커플러 결합 특성(통과 진폭 특성)의 측정 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)와 직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러(1C)의 사이는, -10dB 전후로 결합되어 있고, 통과 진폭 특성은, 23GHz~43GHz의 주파수대에 있어서, 5dB 정도의 범위 내에 들어가 있어, 종래와 같은 급준한 파형의 흔들림(도 27의 (b))이 없고, 매우 플랫한 결합 특성을 나타내고 있다.

<본 실시 형태의 양태 예의 작용, 효과의 정리>

<제1 양태>

본 양태의 안테나 장치(1)는, 도전재료로 이루어진 육면체로 되어, 대향하는 제1 면(M1)과 제2 면(M2)의 사이를 관통하여 형성된 내부 공간(8)과, 제1 면(M1) 및 제2 면(M2)과 직교하는 제3 면(M3)과 내부 공간(8)의 사이에 연통(관통) 형성된 동축 커넥터 삽입 통과용의 커넥터 장착구멍(22)을 구비한 동축 도파관 변환부(6)와, 내부 공간(8)의 제2 면측의 개구를 폐색하는 도전성의 폐색 부재(30)를 구비한 도파관 본체(5)와, 커넥터 장착구멍(22)에 내부 공간으로부터 외측을 향하여 장착되고, 내단부는 내부 공간(8) 내로 돌출되지 않는 도전성의 커넥터 본체(51)와, 해당 커넥터 본체(51)의 중심부를 축 방향으로 관통하여 배치되고, 선단부를 커넥터 본체(51)의 내단부로부터 내부 공간(8) 내로 소정 길이 돌출시킨 중심 도체(60)와, 내부 공간(8) 내로 돌출한 중심 도체(60)의 선단부(60a)로부터 구성되어, 해당 선단부(60a)의 돌출 길이를 특정 주파수대에 적합하게 함으로써 내부 공간(8) 내에 중심 도체로부터의 전파를 복사하는 복사기(54b)를 구비한 커넥터(50)를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 도전재료로 이루어진 동축 도파관 변환부(6)의 내부 공간(8)의 제2 면측 개구를 도전성의 폐색 부재(30)로 폐색하는 것과 함께, 복사기(54b)에 있어서 내부 공간(8) 내로 돌출한 중심 도체(60)의 선단부(60a)의 돌출 길이를 특정 주파수대에 적합하게 한다.

이것에 의해, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 반사 감쇠량 특성을 대역 내로 동조할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값도 얻을 수 있다.

<제2 양태>

본 양태의 안테나 장치(1)는, 동축 도파관 변환부(6)의 내부 공간(8)의 비폐색면측(개구면측)에 접속되어, 복사기(54b)로부터 복사된 전파를 원편파로 변환하는 원편파형 편파부(100), 또는, 내부 공간(8)의 비폐색면측(개구면측)에 직접, 혹은 원편파형 편파부(100)를 통해서 접속되어, 외부로부터 도래하는 전파를 차단하는 혼부(200)를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 원편파형 편파부(100)에 의해 복사기(54b)로부터 복사된 전파를 원편파로 변환하거나, 또는, 원편파형 편파부(100)를 통해서 혼부(200)에 접속되어, 지향 특성을 가짐으로써, 지향 방향 외에서 도래하는 전파를 차단한다.

이것에 의해, 원편파형 편파부(100)에 의해 원편파 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또는, 혼부(200)에 의해 지향 특성을 가짐으로써, 지향 방향 외에서 도래하는 전파를 차단하는 것과 함께 이득을 향상시킬 수 있다.

<제3 양태>

본 양태의 혼부(200)는, 절두 사각뿔 모양의 직선편파형 혼부(200A)에 의해 직선편파되게 하거나, 또는 절두 원뿔 모양의 원편파형 혼부(200B)에 의해 원편파되게 하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 직선편파형 혼부(200A)에 의해 직선편파되게 하거나, 또는 원편파형 혼부(200B)에 의해 원편파되게 함으로써, 직선편파 특성, 또는 원편파 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또한 지향 특성을 가져서, 지향 방향 외에서 도래하는 전파를 차단하는 것과 함께 이득을 향상시킬 수 있다.

<제4 양태>

본 양태의 동축 도파관 변환부(6)는, 내부 공간(8)이 되는 요함부(11)를 일면(6a)에 구비한 제1 도파관 부재(10)와, 제1 도파관 부재(10)의 일면에 대해서 착탈이 자유롭게 장착됨으로써 요함부(11)의 일면측을 폐색하여 내부 공간(8)을 형성하는 제2 도파관 부재(20)를 구비하고, 제1 도파관 부재(10)의 일면에는 요함부(11)를 사이에 둔 지점에 각각 나사구멍이 형성되고, 제2 도파관 부재(20)의 각 나사구멍(13)과 정합(대응)하는 위치에는, 내부 공간(8)의 축 방향과 평행하게 연장되는 긴 구멍(24)이 형성되고, 해당 각 긴 구멍(24)을 통해서 각 나사구멍(13)에 비스를 나사 결합 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 내부 공간(8)의 축 방향과 평행하게 연장되는 각 긴 구멍(24)을 통해서 각 나사구멍(13)에 비스를 나사 결합 가능하게 구성되어 있음으로써, 각 긴 구멍(24)에 대한 각 나사구멍(13)의 위치를 미세 조정할 수 있다. 이 결과, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있다.

<제5 양태>

본 양태의 동축 도파관 변환부(6)는, 제1 도파관 부재(10)의 일면(6a)에 대향하여 제2 도파관 부재(20)의 위치를 미세 조정 가능하게 장착하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 제1 도파관 부재(10)의 일면(6a)에 대향하여 제2 도파관 부재(20)의 위치를 미세 조정 가능하게 장착함으로써, 내부 공간(8) 내로 돌출한 중심 도체(60)의 선단부(60a)의 위치를 미세 조정할 수 있다. 이 결과, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있다.

<제6 양태>

본 양태의 동축 커넥터의 중심 도체(60)가 내단부(56a)로부터 돌출시킨 축 방향의 길이 L은, 특정 주파수대의 파장의 1/4에 대해서, 소정의 단축율 0.79를 곱한 길이인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 특정 주파수대로 특화시켜 동조할 수 있는 길이 L을 설계할 수 있다.

<제7 양태>

본 양태의 혼부(200)는, 세로폭이 4.3㎜이고 가로폭이 8.6㎜인 제1 내부 공간(8)과, 세로폭이 15㎜~16㎜이고 가로폭이 15㎜~16㎜인 제2 내부 공간(8)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 세로폭이 4.3㎜이고 가로폭이 8.6㎜인 제1 내부 공간(8)과, 세로폭이 15㎜~16㎜이고 가로폭이 15㎜~16㎜인 제2 내부 공간(8)를 구비함으로써, 특정 주파수대인 23GHz~29GHz로 특화시켜 양호한 이득을 얻을 수 있는 혼부를 작성할 수 있다.

<제8 양태>

본 양태의 동축 도파관 변환부(6), 원편파형 편파부(100), 및 혼부(200)의 재질은, 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것, 또는 플라스틱이나 수지에 금속 코팅을 실시한 것으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 동축 도파관 변환부(6), 원편파형 편파부(100), 및 혼부(200)의 재질은, 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것, 또는 플라스틱이나 수지에 금속 코팅을 실시한 것으로 이루어짐으로써, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값도 얻을 수 있다.

<제9 양태>

본 양태의 직선편파 커플러(1A)(안테나 장치)는, 자신의 안테나 장치로부터 방사된 전파의 통과 진폭 특성은, 특정 주파수대에 걸쳐 변동폭이 5dB 이내인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 자신의 안테나 장치로부터 방사된 전파의 통과 진폭 특성은, 특정 주파수대에 걸쳐 변동폭이 0~5dB이므로, 양호한 전파의 통과 진폭 특성을 얻을 수 있다.

<제10 양태>

본 양태의 안테나 장치(1)로부터 방사된 전파의 전반사에 있어서의 반사 감쇠량 특성의 변동폭은, 특정 주파수대에 걸쳐 10dB 이내이고, 또한 완만한 파형인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 안테나 장치(1)로부터 방사된 전파의 전반사에 있어서의 반사 감쇠량 특성은, 특정 주파수대에 걸쳐 10dB 이내이고, 또한 완만한 파형이므로, 양호한 전파의 반사 감쇠량 특성을 얻을 수 있다.

<제11 양태>

본 양태의 특정 주파수대는, 23GHz~29GHz인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 특정 주파수대는, 23GHz~29GHz이므로, 이 주파수대로 특화시켜, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생을 억제할 수 있고, 또한 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 EVM값을 얻을 수 있다.

<제12 양태>

본 양태의 안테나 장치(1)는, 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치되어, 피측정물로부터 방사되는 전파를 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 안테나 장치(1)는 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치되어, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생이 억제되고 있기 때문에 피측정물에 밀접시킬 수 있어, 피측정물로부터 방사되는 전파를 확실히 수신할 수 있고, 양호한 EVM값으로 측정할 수 있다. 또한 지향 특성을 가짐으로써 지향 방향 외로부터의 차단 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가로 양호한 이득도 얻을 수 있다.

<제13 양태>

본 양태의 안테나 장치(1)는, 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치되어, 피측정물에 전파를 방사하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 안테나 장치(1)는 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치되어, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생이 억제되고 있기 때문에, 양호한 EVM값이 얻어지고, 피측정물에 밀접시켜 전파를 방사할 수 있다. 또한, 지향 특성을 가짐으로써 지향 방향에만 전파를 방사할 수 있다.

<제14 양태>

본 양태의 안테나 시스템(300)은, 제1 양태 내지 제10 양태 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치(1)를 1쌍 구비하고, 각 안테나 장치(1)를 제1 안테나 장치(301) 및 제2 안테나 장치(303)로 하고, 제1 안테나 장치(301)로부터 방사된 전파를, 제1 안테나 장치(301)의 방사 방향에 대향하여 배치된 제2 안테나 장치(303)에 의해 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 대역 내에서의 통과 진폭 특성의 흔들림이나, 전반사에 의한 대역 내에서의 반사 감쇠량 특성의 흔들림의 발생이 억제되고 있고, 제1 안테나 장치(301)로부터 방사된 전파를, 제1 안테나 장치(301)의 방사 방향에 대향하여 배치된 제2 안테나 장치(303)에 의해 수신함으로써, 양호한 EVM값을 얻을 수 있다.

<제15 양태>

본 양태의 계측 시스템(340)은, 제14 양태에 기재된 안테나 시스템(300)에 구비된 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)의 사이에, 피측정물을 배치하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)의 사이에, 피측정물을 배치함으로써, 피측정물로부터 방사되는 전파, 또는, 피측정물에서 수신된 경우에, 피측정물에 의한 영향 정도를 측정할 수 있다.

1…안테나 장치 1A…직선편파 커플러
1B…원편파 커플러
1C…직선편파 고이득 고아이솔레이션 커플러
1D…원편파 고이득 고아이솔레이션 커플러
5…도파관 본체 6…동축 도파관 변환부
8…내부 공간 10…제1 도파관 부재
10a…나사구멍 11…요함부
13…나사구멍 20…도파관 부재
22…커넥터 장착구멍 23…오목한 곳
24…긴 구멍 25…비스
30…폐색 부재 30a…구멍
31…나사 50…커넥터
51…커넥터 본체 52…커넥터 소켓부
53…플랜지부 54a…커넥터 소켓 접점부
54b…복사기 55…중심 도체 지지부
56…절연체 56a…내단부
60…중심 도체 60a…선단부
100…원편파형 편파부 110…도파 공간
120…원형 도파관 부위 121a…둘레 가장자리부
130…방형 도파관 부위 131…단변
131a…둘레 가장자리부 132…장변
132a…안쪽부 133…내벽
140…편향판 200…혼부
200A…직선편파형 혼부 200B…원편파형 혼부
201a…판재

Claims (16)

1. 도전재료로 이루어진 육면체로 되어, 대향하는 제1 면과 제2 면의 사이를 관통하여 형성된 내부 공간과, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 직교하는 제3 면과 상기 내부 공간의 사이에 연통 형성된 동축 커넥터 삽입 통과용의 커넥터 장착구멍을 구비한 동축 도파관 변환부와,
   상기 내부 공간의 상기 제2 면측의 개구를 폐색하는 도전성의 폐색 부재
   를 구비한 도파관 본체와,
   상기 커넥터 장착구멍에 상기 내부 공간으로부터 외측을 향하여 장착되고, 내단부는 상기 내부 공간 내로 돌출되지 않는 도전성의 커넥터 본체와, 해당 커넥터 본체의 중심부를 축 방향으로 관통하여 배치되고, 선단부를 상기 커넥터 본체의 내단부로부터 상기 내부 공간 내로 소정 길이 돌출시킨 중심 도체와, 상기 내부 공간 내로 돌출한 상기 중심 도체의 선단부로부터 구성되어, 해당 선단부의 돌출 길이를 소정의 주파수대에 따라 조정함으로써 상기 내부 공간 내에 상기 중심 도체로부터의 전파를 복사하는 복사기를 구비한 커넥터
   를 구비한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 동축 도파관 변환부의 상기 내부 공간의 비폐색면측에 접속되어, 상기 복사기로부터 복사된 전파를 원편파로 변환하는 편파부, 또는, 상기 내부 공간의 비폐색면측에 직접, 혹은 상기 편파부를 통해서 접속되어, 외부로부터 도래하는 전파를 차단하는 혼부를 구비한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 혼부는 절두 사각뿔 모양의 혼에 의해 직선편파되게 하거나, 또는 절두 원뿔 모양의 혼에 의해 원편파되게 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 혼부는 세로폭이 4.3㎜이고 가로폭이 8.6㎜인 제1 내부 공간과, 세로폭이 15㎜~16㎜이고 가로폭이 15㎜~16㎜인 제2 내부 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 동축 도파관 변환부는 상기 내부 공간이 되는 요함부를 일면에 구비한 제1 도파관 부재와, 상기 제1 도파관 부재의 일면에 대해서 착탈이 자유롭게 장착됨으로써 상기 요함부의 일면측을 폐색하여 상기 내부 공간을 형성하는 제2 도파관 부재를 구비하고,
   상기 제1 도파관 부재의 상기 일면에는 상기 요함부를 사이에 둔 지점에 각각 나사구멍이 형성되고,
   상기 제2 도파관 부재의 상기 각 나사구멍과 정합하는 위치에는, 상기 내부 공간의 상기 축 방향과 평행하게 연장되는 긴 구멍이 형성되고, 해당 각 긴 구멍을 통해서 상기 각 나사구멍에 비스를 나사 결합 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 동축 도파관 변환부는,
   상기 제1 도파관 부재의 일면에 대향하여 상기 제2 도파관 부재의 위치를 미세 조정 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 동축 커넥터의 중심 도체가 상기 내단부로부터 돌출시킨 상기 축 방향의 길이는, 상기 소정의 주파수대의 파장의 1/4에 대해서, 소정의 단축율을 곱한 길이인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
8. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 동축 도파관 변환부, 상기 편파부, 및 상기 혼부의 재질은, 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것, 또는 플라스틱이나 수지에 금속 코팅을 실시한 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
9. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 동축 도파관 변환부의 상기 내부 공간의 비폐색면측에 접속되어, 상기 복사기로부터 복사된 전파를 원편파로 변환하는 편파부, 또는, 상기 내부 공간의 비폐색면측에 직접, 혹은 상기 편파부를 통해서 접속되어, 외부로부터 도래하는 전파를 차단하는 혼부를 구비하고,
   상기 동축 도파관 변환부, 상기 편파부, 및 상기 혼부의 재질은, 동, 철, 알루미늄, 놋쇠, 메타물질, 플라스틱에 금속 도금을 실시한 것, 또는 플라스틱이나 수지에 금속 코팅을 실시한 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    자신의 안테나 장치로부터 방사된 전파의 통과 진폭 특성은, 상기 소정의 주파수대에 걸쳐 0~5db인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    자신의 안테나 장치로부터 방사된 전파의 전반사에 있어서의 반사 감쇠량 특성은, 상기 소정의 주파수대에 걸쳐 10dB 이내의 변동폭인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
12. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 주파수대는 23GHz~29GHz인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
13. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치되어, 상기 피측정물로부터 방사되는 전파를 수신하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
14. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치되어, 상기 피측정물에 전파를 방사하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
15. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치를 1쌍 구비하고,
    각 안테나 장치를 제1 안테나 장치 및 제2 안테나 장치로 하고,
    상기 제1 안테나 장치로부터 방사된 전파를, 상기 제1 안테나 장치의 방사 방향에 대향하여 배치된 상기 제2 안테나 장치에 의해 수신하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
16. 청구항 15에 기재된 안테나 시스템에 구비된 상기 제1 안테나 장치와 상기 제2 안테나 장치의 사이에, 피측정물을 배치하는 것을 특징으로 하는 계측 시스템.

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